CN108259342A - 一种基于ospf协议的网络局部拥塞处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，涉及网络局部拥塞处理技术领域。本方法共有监测模块、计时模块、处理模块、通告模块四个部分。首先路由器在运行OSPF协议的过程中，监测模块会对路由器接口的带宽使用率进行实时监测，当其值高于上限或者低于下限时，采取不同的处理方案；其次，判断该接口的状态，若接口处于空闲状态，则发送Cost_Down请求报文给处理模块，若接口处于饱和状态，则启动Hold_Timer抑制计时器，并在Hold_Timer计时期间，监测该接口的状态，如果该接口一直处于饱和状态，则发送Cost_Up请求报文给处理模块，否则将计时器关闭；然后当处理模块接收到该请求报文，修改该接口的cost值；最后，通告模块广播链路状态信息LSA，使路由器重新计算最优路由。
Description
技术领域
本发明涉及网络局部拥塞处理技术，具体是一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法。
背景技术
OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)协议作为一种公用协议，可以应用于任何厂家生产的网络设备。然而OSPF协议总是计算Cost值最小的路径作为最优路由来转发数据包，不具备网络拥塞的调节处理能力。如果当前最短路径发生局部拥塞，并且其他存在带宽使用率较低的次优路由时，OSPF协议由于其算法原理，无法避开拥塞的最短路径，容易出现业务数据流量汇聚到同一链路或者同一接口的情况，从而不断加大当前最短路径的拥塞程度，导致网络的服务质量和资源利用率大大下降。
针对以上问题，出现了一些网络拥塞的处理方法。传统的方法有分组消灭、流量控制、抑制分组等，这种通过丢弃或者抑制一部分数据分组，以速度换取质量的方法降低了带宽资源利用率，使得网络传输速度受限。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，在网络发生局部拥塞的情况下，通过实时修改Cost值，使用次有路由来分摊业务流量，实现了实时网络的负荷转移与均衡，提高了网络的服务质量和资源利用率。
本发明是以如下技术方案实现的：一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，包括监测模块、计时模块、处理模块、通告模块四个部分；首先路由器在运行OSPF协议的过程中，监测模块会对路由器接口的带宽使用率进行实时监测，与管理员设定的带宽使用率上限与下限作比较，当其值高于上限或者低于下限时，采取不同的处理方案,分为网络拥塞与网络空闲两种情况；其次，判断该接口的状态，若接口处于空闲状态，则发送Cost_Down请求报文给处理模块，若接口处于饱和状态，则启动Hold_Timer抑制计时器，并在Hold_Timer计时期间，监测该接口的状态，如果该接口一直处于饱和状态，则发送Cost_Up请求报文给处理模块，否则将计时器关闭；然后当处理模块接收到该请求报文，修改该接口的cost值；最后，通告模块广播链路状态信息LSA，使路由器重新计算最优路由,其中，监测模块与计时模块共同维护接口状态表，处理模块维护接口代价表。
优选的，根据管理员设置的两个门限值：上限与下限，将接口带宽使用情况分为三种状态，分别为饱和状态、正常状态与空闲状态，具体如下：
饱和状态：当接口带宽使用率大于等于上限时，该接口处于饱和状态；
空闲状态：当接口带宽使用率小于等于下限时，该接口处于空闲状态；
正常状态：当接口带宽使用率大于下限，小于上限时，该接口处于正常状态。
优选的，网络拥塞的处理方案如下步骤：
(1)监测模块实时监测路由器各个接口的带宽使用情况；
(2)当监测模块检测到某一接口带宽使用率高于所设置的上限时，激活计时模块；
(3)计时模块启动Hold_Timer抑制计时器，并将Hold_Timer初始化；
(4)在Hold_Timer计时期间，若该接口一直处于饱和状态，则发送Cost_Up请求报文给处理模块，执行步骤(5)，否则，关闭抑制计时器，重新执行步骤(1)；
(5)处理模块接收到Cost_Up请求报文后，适当增大该接口的cost值，并通知通告模块；
(6)通告模块发布链路状态信息广播，通知其他路由器重新计算路由表。
优选的，网络空闲的处理方案如下步骤：
(1)监测模块实时监测路由器各个接口的带宽使用情况；
(2)当监测模块检测到某一接口带宽使用率低于所设置的下限时，发送Cost_Down请求报文给处理模块；
(3)处理模块接收到Cost_Down请求报文后，比较该接口初始Cost值与当前Cost值的大小，若接口当前Cost值大于初始Cost值，则发送Cost_Down请求报文给处理模块，执行步骤(4)，否则重新执行步骤(1)；
(4)处理模块接收到Cost_Down请求报文后，适当减小该接口的cost值，并通知通告模块；
(5)通告模块发布链路状态信息广播，通知其他路由器重新计算路由表。
优选的，当网络中存在突发业务流量时，采用慢处理机制。
优选的，所述的慢处理机制采用Hold_Timer计时器进行控制，其中，网络管理员根据所处链路的网络使用情况自行设置Hold_Timer的初始值，默认取值为20s。
优选的，监测模块与计时模块共同维护接口状态表，实时记录路由器各个接口的带宽使用情况，包含Interface、Bandwidth_Utilization、Hold_Timer；处理模块维护接口代价表，修改与恢复各个接口的Cost值，包含Interface、Original_Cost、Current_Cost、Min_Variation、Max_Variation；
Interface：接口号，用于标记各个接口；
Bandwidth_Utilization：带宽使用率,用于实时记录接口的带宽使用情况；
Hold_Timer：抑制计时器，用于处理突发性流量、链路抖动等情况；
Original_Cost：接口初始Cost值，记录网络搭建时管理员设置的Cost值；
Current_Cost：接口当前Cost值，用于记录处理模块修改之后的Cost值；
Min_Variation：Cost最小变化量，由管理员根据实际情况自行设置；
Max_Variation：Cost最大变化量，用于防止Cost值的无限增大。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果是：本发明在传统OSPF协议的基础上，设计了一种改进方案：通过实时修改Cost值，使用次有路由来分摊业务流量，从而能够有效解决网络的局部拥塞问题。在数据传输速度与质量上取平衡，在保证不增加网络复杂程度的前提下提高网络的质量与资源利用率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明中的整体结构示意图；
图2为本发明中网络局部拥塞处理方案的工作流程图；
图3为本发明中网络空闲处理方案的工作流程图。
图中：1、监测模块，2、计时模块，3、处理模块，4、通告模块。
具体实施方式
如图1所示，一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，本方法共有监测模块、计时模块、处理模块、通告模块四个部分。首先路由器在运行OSPF协议的过程中，监测模块会对路由器接口的带宽使用率进行实时监测，与管理员设定的带宽使用率上限与下限作比较，当其值高于上限或者低于下限时，采取不同的处理方案，分为网络拥塞与网络空闲两种情况；其次，判断该接口的状态，若接口处于空闲状态，则发送Cost_Down请求报文给处理模块，若接口处于饱和状态，则启动Hold_Timer抑制计时器，并在Hold_Timer计时期间，监测该接口的状态，如果该接口一直处于饱和状态，则发送Cost_Up请求报文给处理模块，否则将计时器关闭；然后当处理模块接收到该请求报文，修改该接口的cost值；最后，通告模块广播链路状态信息LSA，使路由器重新计算最优路由。其中，监测模块与计时模块共同维护接口状态表，处理模块维护接口代价表。
根据管理员设置的两个门限值：上限与下限，将接口带宽使用情况分为三种状态，分别为饱和状态、正常状态与空闲状态，具体如下：
饱和状态：当接口带宽使用率大于等于上限时，该接口处于饱和状态；
空闲状态：当接口带宽使用率小于等于下限时，该接口处于空闲状态；
正常状态：当接口带宽使用率大于下限，小于上限时，该接口处于正常状态，该状态是一种过渡状态，保持接口当前COST值不变，不进行任何的操作。
如图2所示，本发明中网络拥塞的处理方案如下步骤：
(1)监测模块实时监测路由器各个接口的带宽使用情况，并实时记录每个接口的带宽使用率Bandwidth_Utilization，同时维护接口状态表；
(2)当监测模块检测到某一接口带宽使用率高于所设置的上限时，激活计时模块，启动抑制计时器，将Hold_Timer初始化为20s；
(3)判断在Hold_Timer计时期间，Bandwidth_Utilization值是否低于所设置的上限，如果该接口一直保持饱和状态，则执行步骤(4)，否则关闭抑制计时器，重新执行步骤(1)；
(4)在Hold_Timer之后，发送Cost_Up请求报文给处理模块；
(5)处理模块对Cost增量进行溢出检查，如果符合修改要求，则执行步骤(6)，否则关闭抑制计时器，重新执行步骤(1)
(6)处理模块接收到Cost_Up请求报文后，关闭抑制计时器，将该接口当前Cost增大最小变化量，更新接口代价表；
(7)通告模块发布链路状态信息广播，通知其他路由器重新计算路由表。
如图3所示，本发明中网络空闲的处理方案如下步骤：
(1)监测模块实时监测路由器各个接口的带宽使用情况，并实时记录每个接口的带宽使用率Bandwidth_Utilization，同时维护接口状态表；
(2)当监测模块检测到某一接口带宽使用率低于所设置的下限时，发送Cost_Down请求报文给处理模块；
(3)处理模块查询接口代价表，比较该接口初始Cost值与接口当前Cost值的大小，若接口当前Cost值大于初始Cost值，则发送Cost_Down请求报文给处理模块，执行步骤(4)，否则重新执行步骤(1)；
(4)处理模块接收到Cost_Down请求报文后，将该接口当前Cost减小最小变化量，更新接口代价表；
(5)通告模块发布链路状态信息广播，通知其他路由器重新计算路由表。
当网络中存在突发业务流量时，采用慢处理机制。所述的慢处理机制采用Hold_Timer计时器进行控制，其中，网络管理员根据所处链路的网络使用情况自行设置Hold_Timer的初始值，默认取值为20s。
监测模块与计时模块共同维护接口状态表，实时记录路由器各个接口的带宽使用情况，包含Interface、Bandwidth_Utilization、Hold_Timer；处理模块维护接口代价表，修改与恢复各个接口的Cost值，包含Interface、Original_Cost、Current_Cost、Min_Variation、Max_Variation；
Interface：接口号，用于标记各个接口；
Bandwidth_Utilization：带宽使用率,用于实时记录接口的带宽使用情况；
Hold_Timer：抑制计时器，用于处理突发性流量、链路抖动等情况；
Original_Cost：接口初始Cost值，记录网络搭建时管理员设置的Cost值；
Current_Cost：接口当前Cost值，用于记录处理模块修改之后的Cost值；
Min_Variation：Cost最小变化量，由管理员根据实际情况自行设置；
Max_Variation：Cost最大变化量，用于防止Cost值的无限增大。
Claims (7)
1.一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，其特征在于：包括监测模块、计时模块、处理模块、通告模块四个部分；首先路由器在运行OSPF协议的过程中，监测模块会对路由器接口的带宽使用率进行实时监测，与管理员设定的带宽使用率上限与下限作比较，当其值高于上限或者低于下限时，采取不同的处理方案,分为网络拥塞与网络空闲两种情况；其次，判断该接口的状态，若接口处于空闲状态，则发送Cost_Down请求报文给处理模块，若接口处于饱和状态，则启动Hold_Timer抑制计时器，并在Hold_Timer计时期间，监测该接口的状态，如果该接口一直处于饱和状态，则发送Cost_Up请求报文给处理模块，否则将计时器关闭；然后当处理模块接收到该请求报文，修改该接口的cost值；最后，通告模块广播链路状态信息LSA，使路由器重新计算最优路由,其中，监测模块与计时模块共同维护接口状态表，处理模块维护接口代价表。
2.根据权利要求1所述的一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，其特征在于：根据管理员设置的两个门限值：上限与下限，将接口带宽使用情况分为三种状态，分别为饱和状态、正常状态与空闲状态，具体如下：
饱和状态：当接口带宽使用率大于等于上限时，该接口处于饱和状态；
空闲状态：当接口带宽使用率小于等于下限时，该接口处于空闲状态；
正常状态：当接口带宽使用率大于下限，小于上限时，该接口处于正常状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，其特征在于：网络拥塞的处理方案如下步骤：
(1)监测模块实时监测路由器各个接口的带宽使用情况；
(2)当监测模块检测到某一接口带宽使用率高于所设置的上限时，激活计时模块；
(3)计时模块启动Hold_Timer抑制计时器，并将Hold_Timer初始化；
(4)在Hold_Timer计时期间，若该接口一直处于饱和状态，则发送Cost_Up请求报文给处理模块，执行步骤(5)，否则，关闭抑制计时器，重新执行步骤(1)；
(5)处理模块接收到Cost_Up请求报文后，适当增大该接口的cost值，并通知通告模块；
(6)通告模块发布链路状态信息广播，通知其他路由器重新计算路由表。
4.根据权利要求1所述的一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，其特征在于：网络空闲的处理方案如下步骤：
(1)监测模块实时监测路由器各个接口的带宽使用情况；
(2)当监测模块检测到某一接口带宽使用率低于所设置的下限时，发送Cost_Down请求报文给处理模块；
(3)处理模块接收到Cost_Down请求报文后，比较该接口初始Cost值与当前Cost值的大小，若接口当前Cost值大于初始Cost值，则发送Cost_Down请求报文给处理模块，执行步骤(4)，否则重新执行步骤(1)；
(4)处理模块接收到Cost_Down请求报文后，适当减小该接口的cost值，并通知通告模块；
(5)通告模块发布链路状态信息广播，通知其他路由器重新计算路由表。
5.根据权利要求1所述的一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，其特征在于：当网络中存在突发业务流量时，采用慢处理机制。
6.根据权利要求5所述的一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，其特征在于：所述慢处理机制采用Hold_Timer计时器进行控制，其中，网络管理员根据所处链路的网络使用情况自行设置Hold_Timer的初始值，默认取值为20s。
7.根据权利要求1所述的一种基于OSPF协议的网络局部拥塞处理方法，其特征在于：监测模块与计时模块共同维护接口状态表，实时记录路由器各个接口的带宽使用情况，包含Interface、Bandwidth_Utilization、Hold_Timer；处理模块维护接口代价表，修改与恢复各个接口的Cost值，包含Interface、Original_Cost、Current_Cost、Min_Variation、Max_Variation；
Interface：接口号，用于标记各个接口；
Bandwidth_Utilization：带宽使用率,用于实时记录接口的带宽使用情况；
Hold_Timer：抑制计时器，用于处理突发性流量、链路抖动等情况；
Original_Cost：接口初始Cost值，记录网络搭建时管理员设置的Cost值；
Current_Cost：接口当前Cost值，用于记录处理模块修改之后的Cost值；
Min_Variation：Cost最小变化量，由管理员根据实际情况自行设置；
Max_Variation：Cost最大变化量，用于防止Cost值的无限增大。
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